Les rejets des stations d’épuration des eaux côtières pourraient les rendre autosuffisantes en énergie.
Les stations d’épuration des eaux usées côtières peuvent être un moyen désagréable mais nécessaire de traiter les effluents de nos villes, mais une nouvelle étude de l’Université de Stanford indique qu’elles pourraient également servir de centrales électriques pour les rendre indépendantes sur le plan énergétique et neutres en carbone. En mélangeant l’eau douce des usines avec l’eau de mer, les chercheurs affirment qu’elles ont le potentiel de récupérer 18 gigawatts d’électricité dans le monde.
Regarder une rivière se jeter dans la mer peut laisser rêver sur la beauté de la nature, mais cela représente aussi un énorme potentiel énergétique. La plupart des personnes savent comment les rivières peuvent être endiguées et leur débit contrôlé pour faire tourner les turbines et produire de l’énergie utile, mais le simple mélange de sel et d’eau douce représente un potentiel énergétique global de deux térawatts.
En effet, lorsque l’eau douce et l’eau salée se mélangent, cela produit ce que l’on appelle un gradient de salinité. Dans le cas des eaux usées provenant d’une station d’épuration, le rejet contient 20 fois moins de sel que l’eau de mer avec laquelle il se mélange. En sautant beaucoup de détails chimiques, cela signifie que chaque mètre cube d’eau douce peut théoriquement produire 0,65 kW/h d’énergie.
Ce n’est pas beaucoup, mais selon l’équipe de Stanford dirigée par Kristian Dubrawski, chercheur postdoctoral en génie civil et environnemental, cette « énergie bleue » pourrait avoir une application locale importante pour les stations d’épuration.
Lorsqu’elles sont situées sur les côtes, ces usines rejettent continuellement de l’eau douce dans la mer après traitement, mais leur exploitation consomme beaucoup d’énergie et absorbe à elle seule 3 % de l’électricité produite aux États-Unis. Ce serait déjà assez grave, mais les usines de traitement des eaux usées doivent fonctionner 24 heures sur 24 et le fait qu’une usine soit mise hors service en raison d’une panne d’électricité peut avoir des conséquences désastreuses, comme le rejet de déchets non traités dans le réseau d’eau.
L’idée d’utiliser le gradient de salinité comme moyen de production d' »énergie bleue » n’est pas nouvelle, mais l’équipe de Stanford affirme que son approche est la première qui ne repose pas sur la pression ou l’osmose. Au lieu de cela, elle transforme l’eau douce et l’eau salée en une batterie où les deux sont lavées à l’aide d’électrodes fabriquées en bleu de Prusse, un matériau largement utilisé en tant que pigment et en médecine (coûtant US$1 par kg) et en polypyrrole ($3 par kg).
Ce faisant, elles échangent des ions sodium et chlorure, créant ainsi un courant électrique. Quand l’eau salée entre, la réaction va dans une direction et le courant aussi. L’eau douce inverse les deux. Cela signifie que le système fonctionne constamment sans apport d’énergie pour le maintenir en marche.
Stanford dit que les électrodes sont relativement robustes grâce, en partie, à un revêtement d’acide sulfosuccinique, ainsi qu’à l’absence de pièces mobiles. Lors d’essais, un prototype de l’usine régionale de contrôle de la qualité de l’eau de Palo Alto, près de Half Moon Bay, en Californie, a effectué 180 cycles tout en maintenant une efficacité de 97 %, bien que la puissance produite soit encore faible. Cependant, s’il pouvait être mis à l’échelle en utilisant plusieurs batteries, cela pourrait rendre les stations d’épuration côtières autosuffisantes sur le plan énergétique, l’énergie excédentaire étant acheminée vers le réseau ou vers le dessalement.
« C’est une solution scientifiquement élégante pour un problème complexe « , souligne Kristian Dubrawski. « Il doit être testé à l’échelle, et il ne relève pas le défi d’exploiter l’énergie bleue à l’échelle mondiale – les rivières qui se jettent dans l’océan – mais c’est un bon point de départ qui pourrait stimuler ces progrès ».
https://news.stanford.edu/2019/07/29/generating-energy-wastewater/
